JP2009241646A

JP2009241646A - 電池状態判定システムおよび該システムを備えた自動車

Info

Publication number: JP2009241646A
Application number: JP2008087676A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Fukuhara; 啓介福原; Kenichi Maeda; 謙一前田; Tetsuo Ogoshi; 哲郎大越
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】鉛電池の劣化の程度を高精度に判定可能な電池状態判定システムを提供する。
【解決手段】エンジン始動時の電流Ｉおよび電圧Ｖから直流内部抵抗ＤＣＲを算出し（Ｓ１１０）、算出した直流内部抵抗ＤＣＲを、予め定めたマップないし関係式に代入することにより、鉛電池の温度Ｔから室温に補正した直流内部抵抗ＤＣＲｔを算出して（Ｓ１１２）、算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔに基づいて鉛電池５０の劣化を判定する（Ｓ１５２）。例えば、開回路電圧の平均値ＯＣＶａｖｅとＤＣＲｔの変化量をＯＣＶの変化量で除したΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとをマップに当てはめ、所定値と比較することで鉛電池の劣化を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は電池状態判定システムおよび自動車に係り、特に、鉛電池の電池状態を判定する電池状態判定システムおよび該システムを備えた自動車に関する。

現在、環境問題等への取り組みから、大型バスやトラックを中心に、アイドリング・ストップ・スタート機能を備えた車両が一般化されつつある。この機能は車両停車時にエンジンを止め、アイドリング時の燃料の消費、排気ガスの発生を抑える。

エンジン停止時はオルタネータによる発電ができないため、鉛電池のみで車載電装品への電力を供給する。従って、この機能を有する車両に搭載された鉛電池は該機能を有していない車両の鉛電池に比べ残存容量が低くなることが予想される。また、鉛電池は車両に搭載されてから劣化が始まり、満充電容量は徐々に低下していく。劣化の進んだ鉛電池はさらに走行時の残存容量が少なくなることが予想されるため、新品状態の鉛電池に比べ、エンジンの再始動ができないおそれが高くなる。

このため、鉛電池の劣化状態を判定し、エンジン始動に必要な電気容量を鉛電池が保持するかを判定し、保持しない場合は交換を促す旨の信号を車両側のコンピュータもしくはユーザ側に伝える必要がある。

電池状態判定技術として、例えば、鉛電池の内部抵抗と残存容量との関係式を求めておき、満充電量が初期値より所定値以下となったときに、求めておいた関係式を利用して寿命を予測する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００２−３３４７２５号公報

しかしながら、上記公報の技術では、交流電圧を印加し応答電圧と位相差により内部抵抗を測定するため、誤差が大きく、アイドリング・ストップ・スタート機能を備えた車両用の鉛電池に適用する場合には精度が問題になる。加えて、該計測のためのシステムを追加する必要あり計測装置の加載からコスト高を招くことも予想される。

本発明は上記事案に鑑み、鉛電池の劣化の程度を高精度に判定可能な電池状態判定システムおよび該システムを備えた自動車を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、電池状態判定システムであって、鉛電池に流れる電流を計測する電流計測手段と、前記鉛電池の電圧を計測する電圧計測手段と、前記鉛電池の温度を計測する温度計測手段と、前記電流計測手段および前記電圧計測手段で計測されたエンジン始動時の電流Ｉおよび電圧Ｖから前記鉛電池の直流内部抵抗ＤＣＲを算出する内部抵抗算出手段と、前記内部抵抗算出手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲを、予め定めたマップないし関係式に代入することにより、前記温度計測手段で計測された鉛電池の温度Ｔから前記鉛電池の残存容量を推定し、該推定した温度Ｔにおける前記鉛電池の残存容量を、予め複数の温度、前記鉛電池の残存容量および内部抵抗の関係を定めたマップないし関係式に代入することにより、所定温度に補正した直流内部抵抗ＤＣＲｔを算出する温度補正手段と、前記温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔに基づいて前記鉛電池の劣化の程度を判定する劣化判定手段と、を備える。

本態様において、温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔと、電圧計測手段で計測されたエンジン停止時の開回路電圧ＯＣＶとを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された直流内部抵抗ＤＣＲｔの記憶値と開回路電圧ＯＣＶの記憶値が所定個数に達したときまたは達した後に、直流内部抵抗ＤＣＲｔの変化量ΔＤＣＲｔを開回路電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶの値と、開回路電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａｖｅとを演算する演算手段と、を備え、劣化判定手段は、演算手段で演算されたΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとＯＣＶａｖｅとを、ΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとＯＣＶａｖｅとの関係を予め定めたマップないし数式に代入することにより、所定値と比較して鉛電池の劣化の程度を判定するようにしてもよい。または、温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔと、電圧計測手段で計測されたエンジン停止時の開回路電圧ＯＣＶとを記憶する記憶手段を備え、劣化判定手段は、記憶手段に記憶された直流内部抵抗ＤＣＲｔと開回路電圧ＯＣＶとを、直流内部抵抗ＤＣＲｔと開回路電圧ＯＣＶとの関係を予め定めたマップないし数式に代入することにより、所定値と比較して鉛電池の劣化の程度を判定するようにしてもよい。これらの判定は異なる視点での劣化を判定する機能を有するため、両者で判定することが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、第１の態様の電池状態判定システムを備えた自動車である。

本発明によれば、劣化判定手段により温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔに基づいて鉛電池の劣化の程度が判定されるので、鉛電池の劣化の程度を高精度に判定することができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る自動車の実施の形態について説明する。なお、本実施形態の自動車はガソリンエンジン車であり、自動車に搭載された鉛電池の電池状態を判定する電池状態判定システムを備えている。

（構成）
図１に示すように、電池状態判定システム１００は、差動増幅回路等を有し液式鉛電池５０の電圧を検出する電圧検出回路１０、サーミスタ等の温度センサ２１と協働して鉛電池５０の温度を検出する温度検出回路２０、ホール素子等の電流センサ３１と協働して鉛電池５０に流れる電流を検出する電流検出回路３０、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）を有する演算装置４２およびＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを有する記憶装置４１で構成された電池状態判定装置４０を備えている。なお、電池状態判定装置４０は鉛電池５０を電源として作動する。

鉛電池５０は、電池容器となる略角型の電槽を有しており、電槽内には合計６組の極板群が収容されている。電槽の材質には、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）等の高分子樹脂を用いることができる。各極板群は複数枚の負極板および正極板がセパレータを介して積層されており、セル電圧は２．０Ｖである。このため、鉛電池５０の公称電圧は１２Ｖとされている。電槽の上部は、電槽の上部開口を密閉するＰＥ等の高分子樹脂製の上蓋に接着ないし溶着されている。上蓋には、鉛電池５０を電源として外部へ電力を供給するためのロッド状正極端子および負極端子が立設されている。なお、上述した温度センサは電槽の側面部または底面部に固定されている。

鉛電池５０の正極端子は、図示を省略したイグニッションスイッチ（以下、ＩＧＮという。）の中央端子に接続されている。ＩＧＮは、中央端子とは別に、ＯＦＦ端子、ＯＮ／ＡＣＣ端子およびＳＴＡＲＴ端子を有しており、中央端子とこれらＯＦＦ、ＯＮ／ＡＣＣおよびＳＴＡＲＴ端子のいずれかとは、ロータリー式に切り替え接続が可能である。

ＳＴＡＲＴ端子はエンジン始動用セルモータ（スタータ）に接続されている。セルモータは、図示しないクラッチ機構を介してエンジンの回転軸に回転駆動力の伝達が可能である。また、ＯＮ／ＡＣＣ端子は、エアコン、ラジオ、ランプ等の補機および一方向への電流の流れを許容する整流素子を含むレギュレータを介してエンジンの回転により発電する発電機の一端に接続されている。すなわち、レギュレータのアノード側は発電機の一端に、カソード側はＯＮ／ＡＣＣ端子に接続されている。エンジンの回転軸は、不図示のクラッチ機構を介して発電機に動力の伝達が可能である。このため、エンジンが回転状態にあるときは、不図示のクラッチ機構を介して発電機が作動し発電機からの電力が補機や鉛電池５０に供給（充電）される。なお、ＯＦＦ端子はいずれにも接続されていない。

電圧検出回路１０の出力側は演算装置４２内のＡ／Ｄコンバータに接続されている。また、温度検出回路２０および電流検出回路３０の出力側も、演算装置４２内のＡ／Ｄコンバータにそれぞれ接続されている。このため、演算装置４２のマイコンは、鉛電池５０の電圧、温度および鉛電池５０に流れる電流をデジタル値で取り込むことができる。

演算装置４２のマイコンは、中央演算処理装置として機能するＣＰＵ、演算装置４２の基本制御プログラムや後述する数式等のプログラムデータが格納されたＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くとともにデータを一時的に記憶するＲＡＭ等を含んで構成されている。鉛電池５０の負極端子、上述した発電機、セルモータおよび補機の他端、並びに、電池状態判定装置４０は、それぞれグランド（自動車のシャーシと同電位）に接続されている。なお、演算装置４２のマイコンは、電圧および電流を所定時間毎に（例えば、電圧、電流をそれぞれ２ｍ秒間隔で）それぞれサンプリングし、サンプリング結果をＲＡＭに格納する。また、電池状態判定装置４０は、Ｉ／Ｏを介して上位の車両制御システムと通信可能である。

（動作）
次に、フローチャートを参照して、電池状態判定システム１００の動作について、演算装置４２のマイコンのＣＰＵ（以下、ＣＰＵと略称する。）を主体として説明する。なお、電池状態判定装置４０に鉛電池５０から電源が投入されると、ＣＰＵは鉛電池５０の劣化状態を判定する２つの劣化状態判定ルーチンを実行する。

図２に示すように、１つ目の劣化状態判定ルーチンでは、まず、ステップ１０２において、エンジンが始動したか否かを判定する。ＣＰＵは、例えば、鉛電池５０の電圧を常時監視（計測）し、計測した電圧の変化より、以下に説明するように、エンジン始動、エンジン起動中、エンジン停止の３つのエンジン状態を検知可能である。

一般に、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車等の内燃機関を有する自動車では、鉛電池から電力を供給しセルモータを回して、エンジンを始動する。この際、大電流が流れるが、それに伴い、鉛電池の端子間電圧は大きく降下する。このときの電圧降下および電流の時間変化を測定すると、セルモータに電流が流れ始めた直後に、鋭いピーク状の大電流が流れ、同時に鉛電池の端子間電圧は鋭い谷状（ピーク状）の電圧降下を示す（図３参照）。エンジン始動時における鉛電池の最低電圧Ｖｓｔ、鉛電池に流れる最大電流Ｉｓｔ、および、自動車（車両）の抵抗値との間には、オームの法則が成り立つ。

ＣＰＵは、鉛電池５０の放電開始後Ｘ（１〜１００）ｍｓ以内にＹ（０．５０〜３．０）Ｖ以上の電圧降下（例えば、１５ｍｓ以内に１．５Ｖ以上の電圧降下）があり、かつ、その後にある所定値ａ（ａ：鉛電池５０の開回路電圧（以下、ＯＣＶと略称する。）の１０９〜１２１％の電圧値）以上になったか否かを判断し、肯定判断のときにはエンジン始動があったものと判定する。一方、否定判断のときにはカーエアコンやカーナビゲーション等の車載電装品を起動させたものとみなす（エンジンは始動していないとみなす）。

ＣＰＵは、上述したエンジン始動の肯定判断の後、常時鉛電池５０の電圧が上述した所定値ａ以上（エンジンが起動中の場合は発電機（オルタネータ、レギュレータ）が作動しているため、鉛電池５０は充電状態となっており、電圧がＯＣＶより高くなる。）か否かを判断し、肯定判断のときにエンジン起動中と判定する。

（１）エンジン起動中と判断した後に、鉛電池５０の電圧がある一定値ｂ以下になった場合：エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。ｂの電圧値には、例えば、鉛電池５０のＯＣＶの１０３〜１０８％の電圧値を用いることができる。また、（２）エンジン起動中と判断した後に、鉛電池５０の電圧がある一定値ｃ以上の速度で低下し、かつ、電圧の降下幅がある一定値ｄ以上の場合：エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。ｃの電圧低下速度として１．０〜４．０Ｖ／ｓ、また、ｄの電圧降下幅として０．０５〜０．２０Ｖを用いることができる。さらに、（３）エンジン起動中と判断した後に、鉛電池５０の電圧がある一定値ｅ以下に低下し、かつ、そのときの電圧の変化幅が、ある一定値ｆの時間幅で、ある一定値ｇ以下になった場合：エンジン起動状態からエンジン停止状態になったと判定する。ｅの電圧値として鉛電池５０のＯＣＶの１０２〜１０９％の電圧値、ｆの値として０．０１〜１．０ｓ、ｇの電圧の変化幅として０．１〜０．３Ｖを用いることができる。ＣＰＵは、（１）〜（３）のいずれかに該当したときに、エンジンが停止したもと判定する。

ステップ１０２において否定判断のときは、ＣＰＵは、エンジン停止後、鉛電池５０の分極反応が解消する所定時刻（例えば、６時間経過後）が経過したか否かを判断し、否定判断のときはステップ１０２に戻り（図２では捨象）、肯定判断のときは、ステップ１０４で鉛電池５０のＯＣＶを計測し、ステップ１０６で、計測したＯＣＶを記憶装置４１に格納して（記憶させて）ステップ１０２に戻る。なお、ＣＰＵは内部時計によりエンジン停止後の時刻を把握している。

一方、ステップ１０２において肯定判断のときは、ステップ１０８でエンジン始動時の鉛電池５０の電圧Ｖおよび鉛電池５０に流れる電流Ｉを計測し、ステップ１１０で直流内部抵抗ＤＣＲを演算（算出）する。

ＣＰＵは、直流内部抵抗ＤＣＲを演算する際に、例えば、ピーク出現以降の電圧Ｖおよび電流Ｉを電流値が−１００Ａ〜０Ａの範囲で計測し、計測した電流値と電圧値を、最小二乗法による近似直線の傾きから求める。図４は、このような演算方法の例を模式的に示したものである。直流内部抵抗ＤＣＲはこの方法以外で演算してもよい。例えば、ピーク時の最低電圧Ｖｓｔと最大電流Ｉｓｔとを計測し、オームの法則から、ＤＣＲ＝（Ｖｓｔ−ＯＣＶ）／Ｉｓｔとして演算する方法もある。

次にステップ１１２では、鉛電池５０の温度Ｔを計測し、ステップ１１０において演算した直流内部抵抗ＤＣＲを所定温度（室温、例えば、２５°Ｃ）における直流内部抵抗ＤＣＲｔに変換（補正）する。すなわち、ＣＰＵは、同一温度条件下で劣化の度合いを判定するために、直流内部抵抗ＤＣＲを、数式もしくはマップに代入し、所定温度における直流内部抵抗ＤＣＲｔに変換する。

図５は、直流内部抵抗ＤＣＲの温度変換マップの模式図である。マップは−２０〜６０°Ｃの範囲における鉛電池５０の残存容量と直流内部抵抗ＤＣＲの関係から作成したものであり、ＲＯＭからＲＡＭに展開されている。ＣＰＵは、このマップと直流内部抵抗ＤＣＲから、温度Ｔにおける鉛電池５０の残存容量を推定し、推定した残存容量から２５°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲｔを求める。例えば、鉛電池５０の電池温度が１０°Ｃの場合、１０°Ｃにおける直流内部抵抗ＤＣＲと残存容量の関係を０°Ｃと２５°Ｃのデータから比例計算により求める（図５の点線参照）。このマップに、演算した直流内部抵抗ＤＣＲを代入することにより残存容量を算出し、この残存容量を２５°Ｃのマップに代入し２５°Ｃでの直流内部抵抗ＤＣＲｔを得る。

ステップ１１４では直流内部抵抗ＤＣＲｔを記憶装置４１に格納し（記憶させ）、次のステップ１１６において、ステップ１０６、１１４で記憶したＯＣＶの記憶値および直流内部抵抗ＤＣＲｔの記憶値が所定個数（例えば、５〜１０個）以上か否かを判断する。

ステップ１１６で否定判断のときは、所定個数のＯＣＶおよび直流内部抵抗ＤＣＲｔを得るために、ステップ１０２に戻る。なお、ステップ１１６で否定判断されたときは、鉛電池５０の健康状態は劣化が問題となるほど（電池交換が必要なほど）悪化していないと考えられる。

一方、ステップ１１６で肯定判断のときは、次のステップ１１８で、記憶装置４１からＯＣＶおよび直流内部抵抗ＤＣＲｔを読み出して、ＯＣＶの平均値ＯＣＶａｖｅ、直流内部抵抗ＤＣＲｔの変化量ΔＤＣＲｔをＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶの値を演算する。例えば、ＯＣＶと直流内部抵抗ＤＣＲｔの組が所定個数記憶されたとき、最小二乗法により求められた近似直線の傾きがΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶの値となる。図６は、最小二乗法により求められたΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶを模式的に示したものである。

次いでステップ１２０で、ＯＣＶａｖｅとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶを、これらの関係が予め定められた数式に代入するかまたはマップに当てはめ、ステップ１２２において、所定値（例えば、ＳＯＨ５０％以下の値に相当）と比較することで鉛電池５０の劣化を判断する。図７は、鉛電池５０の劣化を判定する劣化判定マップの模式図である。さまざまな劣化度の鉛電池５０についてＯＣＶａｖｅとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶをプロットして、所定値としての劣化判定領域境界線を求め、劣化判定領域を含むマップを作成した。このマップもＲＯＭからＲＡＭに展開されている。ＣＰＵは、劣化判定領域境界線を含む劣化判定領域に、ＯＣＶａｖｅとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶのプロットが入った否かを判定することで、鉛電池５０が劣化したか否かを判断する。

ステップ１２２において、否定判断のときはステップ１０２に戻り、肯定判断のときは、次のステップ１２４で、車両制御システムに鉛電池５０が劣化した旨の警告信号を発してステップ１０２に戻る。この際、電池状態判定装置４０は、電池交換を促す警告用のＬＥＤを点灯させたり、エンジン停止後、ドライバに音声で警告したりするようにしてもよい。また、この警告信号を受信した車両制御システムは、インストールメントパネルに表示したり、鉛電池５０の負荷を少なくするために、車載電装品の動作を制限したり停止させたりするようにしてもよい。

また、ＣＰＵは、図８に示すように、２つ目の劣化状態判定ルーチンを実行する。２つ目の劣化状態判定ルーチンは、ＯＣＶと直流内部抵抗ＤＣＲｔを用いて鉛電池５０の劣化判断を行うものである。本実施形態では、ＣＰＵは、ＯＣＶａｖｅとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶによる１つ目の劣化判断に加えて、ＯＣＶとＤＣＲｔによる２つ目の劣化判断を行い、いずれかで劣化と判断した場合に、鉛電池５０は劣化したと判断する。なお、図８において、図２と同一のステップには同一の符号を付してその説明を省略し、以下、異なるステップのみ説明する。

２つ目の劣化状態判定ルーチンでは、ステップ１１４に続くステップ１５０、１５２において、ＯＣＶと直流内部抵抗ＤＣＲｔを、これらの関係が予め定められた数式に代入するかまたはマップに当てはめ、所定値（例えば、ＳＯＨ５０％以下の値に相当）と比較することで鉛電池５０の劣化を判断する。ステップ１５２で否定判断のときはステップ１０２に戻り、肯定判断のときはステップ１２４に進む。

図９は、ＯＣＶと直流内部抵抗ＤＣＲｔにより、鉛電池５０の劣化を判定する劣化判定マップの模式図である。さまざまな劣化度の鉛電池５０についてＯＣＶと直流内部抵抗ＤＣＲｔをプロットして、所定値としての劣化判定領域境界線を求め、劣化判定領域を含むマップを作成した。このマップもＲＯＭからＲＡＭに展開されている。ＣＰＵは、劣化判定領域境界線を含む劣化判定領域に、ＯＣＶと直流内部抵抗ＤＣＲｔのプロットが入った否かを判定することで、鉛電池５０が劣化したか否かを判断する。

（効果等）
次に、本実施形態の自動車の作用・効果等について、電池状態判定システム１００の作用・効果等を中心に説明する。

本実施形態では、ＣＰＵが、エンジン始動時の電流Ｉおよび電圧Ｖから直流内部抵抗ＤＣＲを算出し（ステップ１１０）、算出した直流内部抵抗ＤＣＲを、予め定めたマップないし関係式に代入することにより、鉛電池５０の温度Ｔから鉛電池５０残存容量を推定し、該推定した温度Ｔにおける鉛電池５０の残存容量を、予め複数の温度、鉛電池５０の残存容量および直流内部抵抗の関係を定めたマップないし関係式に代入することにより、室温に補正した直流内部抵抗ＤＣＲｔを算出して（ステップ１１２）、算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔに基づいて鉛電池５０の劣化を判定する（ステップ１５２）。このため、特許文献１の技術のように交流電圧等を印加する付加機材を搭載することなく、鉛電池５０の電圧、電流、温度の各計測値、記憶値および演算値により鉛電池５０の劣化を判定できる。従って、電池状態判定システム１００よれば、低コスト、かつ、鉛電池５０を搭載した自動車（車両）の走行履歴や温度環境によらない高精度の電池状態判定システムを提供することができる。

また、本実施形態では、ＣＰＵが、ＯＣＶａｖｅとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶによる１つ目の劣化判断（図２参照）に加えて、ＯＣＶとＤＣＲｔによる２つ目の劣化判断（図８参照）を行い、いずれかで劣化と判断された場合に、鉛電池５０は劣化したと判断する。従って、電池状態判定システム１００よれば、視点の異なる劣化判断を行うため、高精度で確実性の高い劣化判断を行うことができる。

また、本実施形態の自動車では、鉛電池５０の劣化を精度よく判断可能な電池状態判定システム１００を備えているので、アイドリング・ストップ・スタートの際に、エンジン再始動を確保することができる。

なお、本実施形態では、鉛電池５０に典型的な１４Ｖ系液式鉛電池を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、４２Ｖ系液式鉛電池、リテーナに電解液を含有させたタイプの鉛電池、鉛電池の一種のバイポーラ電池等にも適用可能なことは論を待たない。

また、本実施形態では、ホール式の電流センサを例示したが、本発明はこれに限らず、シャント式の電流センサを用いるようにしてもよい。さらに、本実施形態では、エンジン状態の検知を電圧変動を把握することで検知する例を示したが、電流変動で把握したり、電圧変動および電流変動の両者で把握したりするようにしてもよい。また、劣化判定ルーチンでは、説明を簡潔にするために、ＣＰＵを常時動作させる例を示したが、例えば、車両制御システムやＩＧＮから、ＩＧＮがＯＮ／ＡＣＣ端子位置に位置したことの信号を受信することにより、立ち上がって（ウェーク・アップして）作動状態に入り、車両停止時は、ＯＣＶの計測と記憶装置４１への格納時を除いて、作動状態からタイマのみ作動させる省電力モードに入るようにしてもよい。このような態様では、鉛電池５０を電源として作動する電池状態判定装置４０の消費電力を抑えることができる。

さらに、本実施形態では、記憶装置４１に不揮発性メモリを例示したが、ＲＡＭ等の揮発性メモリを用いるようにしてもよい。ただし、このような態様では、鉛電池５０からの電力供給が一次的に不能となった場合に、ＯＣＶや直流内部抵抗ＤＣＲｔのデータが失われるため、鉛電池５０が確実に充電される車両に用いられることが望ましい。また、本実施形態ではＯＣＶの平均値ＯＣＶａｖｅを算出する際に、算術平均を行うが、予想される値を越えるような場合には平均値を求める際にその測定値を排除したり、必要に応じて体操平均等を算出したりするようにしてもよい。

また、本実施形態では、説明を簡単にするために、図７、図９において、劣化判定領域境界線（所定値）を１つのみとした例を示したが、本発明をこれに限られるものではない。例えば、図７、９に示した劣化判定領域境界線の他に、良好電池プロットにより近い、鉛電池５０の劣化度を注意するための注意領域境界線を有するようにしてもよい。複数の境界線（所定値）を設けることで、ＣＰＵは鉛電池５０の劣化の程度を判断することが可能となる。このような態様では、例えば、鉛電池５０が劣化する前に（要交換となる前に）ドライバにいち早く鉛電池５０の状態を知らせることができるので、鉛電池５０が要交換となった際に、注意を払っていたドライバにより鉛電池５０が確実に交換されることが期待できる。

そして、本実施形態では、２つの劣化判定ルーチンを例示したが、いずれか一方のみで鉛電池５０の劣化を判断するようにしてもよいことは云うまでもない。

本発明は鉛電池の劣化の程度を高精度に判定可能な電池状態判定システムおよび該システムを備えた自動車を提供するものであるため、電池状態判定システムおよび自動車の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

本発明が適用可能な実施形態の自動車に搭載された電池状態判定システムのブロック回路図である。電池状態判定システムのＣＰＵが実行する１つ目の劣化状態判定ルーチンのフローチャートである。エンジン始動時の鉛電池の電圧および電流の時間的推移を模式的に示す説明図である。最小二乗法による直流内部抵抗ＤＣＲの演算方法を模式的に示す説明図である。温度Ｔの直流内部抵抗ＤＣＲを２５°Ｃの直流内部抵抗ＤＣＲｔに変換するためのマップを模式的に示す説明図である。最小二乗法によるΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶの演算方法を模式的に示す説明図である。ＯＣＶａｖｅとΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶにより鉛電池の劣化を判定するためのマップを模式的に示す説明図である。電池状態判定システムのＣＰＵが実行する２つ目の劣化状態判定ルーチンのフローチャートである。ＯＣＶとΔＤＣＲｔにより鉛電池の劣化を判定するためのマップを模式的に示す説明図である。

符号の説明

１０電圧検出回路（電圧計測手段の一部）
２０温度検出回路（温度計測手段の一部）
２１温度センサ（温度計測手段の一部）
３０電流検出回路（電流計測手段の一部）
３１電流センサ（電流計測手段の一部）
４０演算装置（電圧計測手段の一部、温度計測手段の一部、電流計測手段の一部、内部抵抗算出手段、温度補正手段、劣化判定手段、演算手段）
４２記憶装置（記憶手段の一部）
５０鉛電池
１００電池状態判定システム

Claims

鉛電池に流れる電流を計測する電流計測手段と、
前記鉛電池の電圧を計測する電圧計測手段と、
前記鉛電池の温度を計測する温度計測手段と、
前記電流計測手段および前記電圧計測手段で計測されたエンジン始動時の電流Ｉおよび電圧Ｖから前記鉛電池の直流内部抵抗ＤＣＲを算出する内部抵抗算出手段と、
前記内部抵抗算出手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲを、予め定めたマップないし関係式に代入することにより、前記温度計測手段で計測された鉛電池の温度Ｔから前記鉛電池の残存容量を推定し、該推定した温度Ｔにおける前記鉛電池の残存容量を、予め複数の温度、前記鉛電池の残存容量および内部抵抗の関係を定めたマップないし関係式に代入することにより、所定温度に補正した直流内部抵抗ＤＣＲｔを算出する温度補正手段と、
前記温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔに基づいて前記鉛電池の劣化の程度を判定する劣化判定手段と、
を備えた電池状態判定システム。
前記温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔと、前記電圧計測手段で計測されたエンジン停止時の開回路電圧ＯＣＶとを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された直流内部抵抗ＤＣＲｔの記憶値と開回路電圧ＯＣＶの記憶値が所定個数に達したときまたは達した後に、前記直流内部抵抗ＤＣＲｔの変化量ΔＤＣＲｔを前記開回路電圧ＯＣＶの変化量ΔＯＣＶで除したΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶの値と、前記開回路電圧ＯＣＶの平均値ＯＣＶａｖｅとを演算する演算手段と、
を備え、前記劣化判定手段は、前記演算手段で演算されたΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとＯＣＶａｖｅとを、ΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとＯＣＶａｖｅとの関係を予め定めたマップないし数式に代入することにより、所定値と比較して前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項１に記載の電池状態判定システム。
前記温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔと、前記電圧計測手段で計測されたエンジン停止時の開回路電圧ＯＣＶとを記憶する記憶手段を備え、前記劣化判定手段は、前記記憶手段に記憶された直流内部抵抗ＤＣＲｔと開回路電圧ＯＣＶとを、直流内部抵抗ＤＣＲｔと開回路電圧ＯＣＶとの関係を予め定めたマップないし数式に代入することにより、所定値と比較して前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項１に記載の電池状態判定システム。
前記劣化判定手段は、前記演算手段で演算されたΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとＯＣＶａｖｅとを、ΔＤＣＲｔ／ΔＯＣＶとＯＣＶａｖｅとの関係を予め定めたマップないし数式に代入することにより、所定値と比較して前記鉛電池の劣化の程度を判定するとともに、前記温度補正手段で算出された直流内部抵抗ＤＣＲｔと前記電圧計測手段で計測されたエンジン停止時の開回路電圧ＯＣＶとを、直流内部抵抗ＤＣＲｔと開回路電圧ＯＣＶとの関係を予め定めたマップないし数式に代入することにより、所定値と比較して前記鉛電池の劣化の程度を判定することを特徴とする請求項２に記載の電池状態判定システム。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電池状態判定システムを備えた自動車。